太極拳內(nèi)功形成的物理原理

/戴景烈

太極拳內(nèi)功的形成和本質(zhì)用壓強(qiáng)（包括大氣壓強(qiáng)）,、流速,、動(dòng)能、動(dòng)量和激波五個(gè)物理原理結(jié)合循環(huán)系統(tǒng)的生理原理,，不僅能解釋清楚,，而且還能把所有與太極拳（包括其他內(nèi)家拳、禪功,、氣功）有關(guān)的任何問(wèn)題都解釋清楚,。簡(jiǎn)單地說(shuō)，太極拳內(nèi)功的形成是古人對(duì)壓縮動(dòng)力學(xué),、激波原理和人體循環(huán)系統(tǒng)的認(rèn)知和開(kāi)發(fā)運(yùn)用,，本質(zhì)是腹部放松擴(kuò)張和收縮擠壓與肺呼吸肌的舒張和收縮同步疊加產(chǎn)生的強(qiáng)大的張力和壓力，通過(guò)正確的呼吸方法由肺循環(huán)管道傳導(dǎo)作用于心臟血液,，血液在意念引導(dǎo)下定向集中快速流動(dòng)而產(chǎn)生的變量動(dòng)能,；太極拳的內(nèi)勁則是動(dòng)能以動(dòng)量形式傳遞外放的作用力，這一作用力在液體激波作用下發(fā)生應(yīng)力和溫度的數(shù)倍突變躍升,。更簡(jiǎn)單地說(shuō),，太極拳的內(nèi)功鍛煉是對(duì)循環(huán)系統(tǒng)工作原理的仿生應(yīng)用或深度開(kāi)發(fā)。

為了說(shuō)明太極拳內(nèi)功形成的物理和生理原理及其本質(zhì),，可以先忽略循環(huán)系統(tǒng)本身的力,，并了解五個(gè)物理原理和人體循環(huán)系統(tǒng)的生理原理。

（1）壓強(qiáng)的原理,。當(dāng)儲(chǔ)水的皮球受力的擠壓時(shí),，壓力就會(huì)通過(guò)皮球表面作用于里面的水,，并以壓強(qiáng)的形式傳導(dǎo)。壓強(qiáng)的值為P=F/S,，其中P為壓強(qiáng),、F為壓力、S為物體表面積,，也就是說(shuō)當(dāng)物體表面積基本不變的情況下,，壓力越大壓強(qiáng)越大。

（2）大氣壓強(qiáng)原理,。大氣會(huì)從多個(gè)方向?qū)μ幱谄渲械奈矬w產(chǎn)生壓強(qiáng),，稱大氣壓。計(jì)算公式為P=pgh,，其中p是大氣密度,，g是重力常量，h為高度,，地面上標(biāo)準(zhǔn)大氣壓約等于760毫米的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)約等于1.013*10^5帕斯卡,，通常也叫標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，人體內(nèi)外同時(shí)受到氣壓的作用且恰好都相等,。大氣壓強(qiáng)可不小,，它相當(dāng)于10米高的水柱對(duì)底部產(chǎn)生的壓強(qiáng)。密閉容器中,，如果里面的壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng),，由于存在壓力差，而具有吸力,，這就是真空原理,。1654年，抽氣機(jī)發(fā)明者奧托·格里克的馬德堡半球?qū)嶒?yàn),，用16匹馬（每邊各8匹）分別反向拉兩個(gè)直徑30厘米銅質(zhì)空心抽出球內(nèi)空氣的緊扣半球,，費(fèi)了很大的勁才拉開(kāi)。真空原理在我國(guó)古代也常用,，如中醫(yī)的拔罐,。

（3）流速原理。按流體力學(xué)原理,，流體在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)的距離稱流速。斷面平均流速（V）的大小等于通過(guò)該斷面的流量（Q）除以斷面面積（A）,，即V=Q/A（米/秒）,。也就是說(shuō)流速與流量成正比，與斷面面積成反比,。

（4）動(dòng)能原理,。物體由于運(yùn)動(dòng)而具有能量,，這就是物體的動(dòng)能（Ep），動(dòng)能的數(shù)值等于物體的質(zhì)量（m）與速度（v）平方乘積的二分之一,，即Ep=mv2/2,，它的國(guó)際單位是焦耳（焦）。

動(dòng)能是標(biāo)量,，即只有大小而不存在方向,。同時(shí)動(dòng)能是狀態(tài)能，不能有負(fù)值,。質(zhì)量相同的物體運(yùn)動(dòng)速度越大,，它的動(dòng)能越大，而且以二分之一速度平方數(shù)遞增,。動(dòng)能具有瞬時(shí)性,，是指力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的功等于在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化。也就是說(shuō),，合外力對(duì)物體做的總功（△W）等于動(dòng)能的變化（△Ep）等于末動(dòng)能（Ep）減去初動(dòng)能（Epo）,，用公式表示即

Epo。動(dòng)能定理適用于物體的直線運(yùn)動(dòng),，也適用于曲線運(yùn)動(dòng),；適用于恒力做功，也適用于變力做功,。力可以分段作用,，也可以同時(shí)作用，只要求出多段的正負(fù)代數(shù)和即可,。

（5）動(dòng)量原理

①動(dòng)量和沖量

動(dòng)量：運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和速度的乘積叫做動(dòng)量,。即p=mv。m為質(zhì)量,，單位kg,；v為速度，單位m/s,。動(dòng)量是矢量,，方向與v的方向相同。

沖量：力和力的作用時(shí)間的乘積叫作用力的沖量,。即I=Ft,。F為力（N），t為時(shí)間（s）,，沖量也是矢量,，它的方向由力的方向決定。

②動(dòng)量定理：物體所受合外力的沖量等于它的動(dòng)量的變化,。表達(dá)式為Ft＝P/－P或Ft＝mv′－mv,。

動(dòng)量定理研究的對(duì)象可以是單個(gè)物體,，也可以是物體系統(tǒng)。對(duì)物體系統(tǒng),，只需分析系統(tǒng)受的外力,，不必考慮系統(tǒng)內(nèi)力，系統(tǒng)內(nèi)力的作用不改變整個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量,。

動(dòng)量定理不僅適用于恒定的力,，也適用于隨時(shí)間變化的力。對(duì)于變力,，動(dòng)量定理中的力F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值,。

③動(dòng)量守恒定律：一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變,。物體2把多少機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳遞給物體1,，物體2將失去等量的動(dòng)量，傳遞的結(jié)果是兩者的總動(dòng)量保持不變,。表達(dá)式：m1v1+m2v2＝ m1v1′ +m2v2′,。

④碰撞

碰撞是物體間發(fā)生的時(shí)間極短的相互作用過(guò)程。碰撞分“彈性碰撞”和“非彈性碰撞”,。任何碰撞都遵守動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律,。

碰撞的特點(diǎn)是物體間的相互作用突然發(fā)生，作用時(shí)間很短,，作用力很大,，且遠(yuǎn)大于系統(tǒng)受的外力。在碰撞過(guò)程中,，系統(tǒng)的總動(dòng)能不可能增加,，一般有所減少而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。物體的相互碰撞時(shí)出現(xiàn)的力即沖擊力,，也叫撞擊力,。從動(dòng)力學(xué)角度講，力反映了動(dòng)量傳遞的快慢情況,，因?yàn)镻＝mv=Ft,，即F＝p/t，當(dāng)時(shí)間t越短,，則F越大,，碰撞的撞擊力或沖擊力大的原因即此。

反沖現(xiàn)象,。反沖現(xiàn)象是指在系統(tǒng)內(nèi)力作用下,，系統(tǒng)內(nèi)一部分物體向某方向發(fā)生動(dòng)量變化時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)其余部分物體向相反方向發(fā)生動(dòng)量變化的現(xiàn)象,。如噴氣式飛機(jī),、火箭等，在反沖現(xiàn)象中系統(tǒng)的動(dòng)量是守恒的,。

動(dòng)量和沖量的關(guān)系,。動(dòng)量是瞬時(shí)量，是表示質(zhì)量機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量,，即隨時(shí)可變方向,。動(dòng)量也是狀態(tài)量，是指某一時(shí)刻或某一位置時(shí)物體的動(dòng)量,。沖量則是過(guò)程量,。動(dòng)量和沖量數(shù)值和方向相等，即p=mv=Ft=I,。

動(dòng)能和動(dòng)量的關(guān)系,。動(dòng)能是表示某一時(shí)刻物體具有做功的本領(lǐng)，它描述的是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量,，動(dòng)能的變化表現(xiàn)為力對(duì)空間的累積效應(yīng),，其變化與外力做的功相等；它跟速度變化過(guò)程無(wú)關(guān),，也與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān),，動(dòng)能是標(biāo)量。動(dòng)量是從機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳遞的角度來(lái)研究,，動(dòng)量的變化表現(xiàn)為對(duì)時(shí)間的累積效應(yīng),，其變化與外力的沖量相等；動(dòng)量是矢量,，與方向有關(guān),。動(dòng)能和動(dòng)量可以相互換算，由動(dòng)能換算為動(dòng)量,，由動(dòng)量換算為動(dòng)能,。

（6）激波和液體激波原理

激波是氣體、液體和固體介質(zhì)中應(yīng)力（或壓強(qiáng)）,、密度和溫度在波陣面上發(fā)生突躍變化的壓縮波,，又稱沖擊波。激波可視為由無(wú)窮多的微弱壓縮波疊加而成,。為更好的認(rèn)識(shí)激波,，可以了解一下激波管試驗(yàn)。激波管是19世紀(jì)末法國(guó)化學(xué)家P·維埃耶為研究礦井中的爆炸,，制成第一根激波管并成功做了實(shí)驗(yàn),。激波管是一根兩端封閉的柱形長(zhǎng)管，中間用膜片隔成兩段，分別充以模擬要求的高壓驅(qū)動(dòng)氣體和低壓被驅(qū)動(dòng)氣體,，膜片破裂后,，高壓氣體膨脹，產(chǎn)生向低壓氣體一端快速運(yùn)動(dòng)的激波,，并產(chǎn)生向低壓氣體一端傳播的膨脹波,。激波的壓縮作用會(huì)使實(shí)驗(yàn)氣體的參量有相應(yīng)變化例如壓強(qiáng)和溫度有較大提高，這里激波的能量與高低壓氣體壓力差有關(guān),。

液體中的激波就是液體在緊縮到某一水平后都會(huì)愈來(lái)愈難以緊縮,，當(dāng)一度陸續(xù)變遷的緊縮應(yīng)力波在液體上流傳時(shí)，液體的這種非線性緊縮特點(diǎn)使得高振幅處的波速大于低振幅處的波速,，后加載的高振幅處的擾動(dòng)將追上先加載的低振幅處的擾動(dòng),，波形后緣變得愈來(lái)愈陡，最后發(fā)生應(yīng)力,、密度和溫度的突躍,。液體波速較慢，容易產(chǎn)生激波,；突然關(guān)閉或打開(kāi)水管閥門(mén),、高速撞擊等都能產(chǎn)生激波。水利科學(xué)中的水錘效應(yīng),，就是水的激波效應(yīng),，其急劇增大的瞬間壓力，可以超過(guò)正常壓力的幾倍,、幾十倍甚至幾百倍,；水錘壓力有一套復(fù)雜的計(jì)算公式，這里不加以羅列說(shuō)明,。氣體和固體不容易產(chǎn)生激波,；氣體波速快（音速），須突破音速才能產(chǎn)生激波,，日常生活中最常見(jiàn)的氣體激波有飛行器超音速飛行產(chǎn)生的音爆和炸彈爆炸等,；固體激波常見(jiàn)于地震和地下核爆炸等。